系统的NetLink网络.doc

ControlLogix 系统的NetLink网络本章内容: 本章介绍 ControlLogix 系统 NetLink网络的物理结构和RSNetWorx软件组态操作，。本章目的: 通过本章的学习，了解ControlLogix 系统NetLink网络的物理结构和物理特性；了解RSNetWorx软件组态操作过程。一 网络基础知识工业控制系统的网络是衡量控制系统性能的重要指标，网络的快速性、可靠性直接决定了控制系统的性能，工控系统的反应速度有很大的程度取决于数据的吞吐量，而数据的吞吐量取决于三个因素，数据传送速率、数据传送管理和数据通讯模式。 数据传送速率 在网线上的传输速度，如每秒传送多少字节。 数据传送管理 传输工具的容量，如一个数据包有多少个字节。 数据通讯模式 带宽利用的度量，如传输时间的有效利用。人们往往认为，数据吞吐量主要由数据传输速率决定，数据传送管理和数据通讯模式次之；事实上，数据吞吐量首先取决于数据的通讯模式，其次是数据传送的管理，最后才是数据传送速率。NetLink网络的数据通讯模式，是基于工业控制需求开发的先进的通讯模式，它大大地提高了网上的数据吞吐量，有效地改善了工业网络的性能。1. 数据通讯模式的对比毫无疑问，NetLink网络在数据通讯模式上是不同于传统的通讯模式的，它是一种高效率的数据通讯模式，智能通讯设备上建立的智能通讯网络，使得数据交换具有多重性，以下是两种通讯模式的对比。1-1 来源/目标的通讯模式（点对点）： 来源/目标的通讯模式是传统的控制器采用的通讯模式，在同一时间只有一台设备与另一台设备之间传送数据，其余设备处在闲置或等待状态，靠设备之间的呼应构成连接，并实现数据传送，被称为令牌传递方式的 DH网络和主从结构的RI/O通讯链，都属于这一类通讯模式。来源目标 数据校验 每个传输的数据块有各自独立的来源和目标区域 数据在不同时间到达各站点，站和站之间的同步非常困难 当目标地址不同时，必须传送多次，消耗了带宽。1-2 生产者/用户的通讯模式（数据识别）生产者/用户的通讯模式是大范围的数据传送模式，它可以在同一时间一台设备与多台设备之间实现数据传送，一台设备播出自己的数据之后，其它设备靠识别标识符来决定是否获取数据，ControlLogix系统的NetLink的网络则是这一类型的通讯模式。标识符校验 数据 让所有的设备识别区域的代码 多个站点可以同时从一个生产者处得到相同的数据 各站点之间可以同步。 更有效地使用了带宽2. 网络性能的评价对网络性能的评价是多方面的，有设备之间的关系，也有信息之间的关系，应该从如下几个方面来考虑： 连接关系 设备和设备之间的信息连接关系 信息类型 不同用途的信息在网上的运用 分级形式 设备和设备之间的从属关系 I/O数据交换模式 I/O数据刷新的不同方法2-1 连接关系连接关系讨论的是设备和设备之间的信息传送时的连接形式，有的网络只限于某些连接关系，有的网络允许几种连接关系并存。 一对一的连接 一台设备对一台设备的操作（点对点） 一个站点在同一时间只对一个站点通讯 用于组态或者维修一台设备 用于对每一台设备的控制都是唯一的 一对多的连接 一台设备对几台设备的操作 （多点传送） 站点同时与系统中所有站点中的一个子集进行通讯 用于控制一个共同的数据到几台设备 用于操作员界面区操作趋势、数据采集和维修 一对全部的连接 一台设备对所有设备的连接（广播形式）站点同时与系统中所有站点进行通讯用于控制一个共同的数据到所有设备 用于报警/故障的情形 三种连接关系混和并匹配在同一网络中。 生产者/用户的通讯模式支持以上所有的连接关系。2-2 信息类型信息类型主要用来区分控制系统各种信息的用途，在网络中被安排成预定性的数据和非预定性的数据，在数据传送时是有先后级别之分的，网络的运行将按信息的类型来分配数据传送时间段。 外来信息 用于上载/下载程序、修改设备组态、趋势显示、诊断等等 数据范围包括：协议信息、执行服务的指令、用于服务的内存地址 灵活多变的数据形式 效率低，因为每台设备都必须认可和响应 未经捆绑的连接 固定信息 用于定时的控制数据 数据范围只有预先确定的设备之间的交换数据 只有在用到数据时，接受数据的设备才有响应 带宽和站点处理的效率都很高 捆绑式的连接 两种信息类型混和并匹配在同一网络中。这两种信息类型在网络里是并存的，但有优先次序，外在信息不能冲撞固定信息的执行。生产者/用户的通讯模式支持以上所有的信息类型。2-3 分级形式分级形式实际上说明了设备是否能成为数据发送源，一般来说主设备都是数据发送源，从设备都是数据接受者，对等设备既可以作数据发送源又可以是数据接受者。 一主多从 一台主设备多台从设备 从设备只跟这一台主设备交换数据 常常用于固定信息，如I/O数据 用于一对一的连接类型，多点传送和广播形式使用受限 多主多从 在同一网络中有多台主设备 每个主设备拥有自已的从设备 从设备仅仅与自己的主设备交换数据常常用于固定信息，如I/O数据用于一对一的连接类型，多点传送和广播形式使用受限 同级对等 设备之间是对等的，按需要与其它设备自由地进行数据交换 常常用于外在信息一对一、多点传送和广播形式的连接类型均可。 三种分级形式混和并匹配在同一网络中 生产者/用户的通讯模式支持以上所有的分级形式。2-4 I/O数据交换模式I/O数据交换是工控系统中必不可少的数据传送，也是改善系统性能的重要措施，I/O数据的刷新从最初的I/O扫描模式发展到COS模式，是数据及时传递和网络高效利用的典范。 轮流检测 （ Polling） 当设备响应接受数据时立即送出数据 用于一主多从或多主多从，不用于同级对等 用于一对一的连接类型，多点传送和广播形式不能使用 为来源/目标数据通讯模式而设计 循环刷新 （ Cyclic） 设备按用户定义的速率产生数据 有效率的原因：按设备和应用的需要速率刷新数据和精确间隔的数据采样，以及迅速改变设备后带宽被禁。 一主多从、多主多从或同级对等均可一对一、多点传送或广播形式的连接类型均可。 状态改变（COS） 只有状态发生改变设备才产生数据 COS有效率的原因是：网络交流非常节省，没有处理旧数据的资源消耗 一主多从、多主多从或同级对等均可采用一对一、多点传送或广播形式的连接类型均可 三种I/O数据交换模式混和并匹配在同一网络中。生产者/用户的通讯模式支持以上所有的I/O数据交换模式。3. ControlLogix 系统的网络ControlLogix 系统 的网络从应用的角度来说，有信息层、控制层和设备层，它们分别用作于信息的采集、控制的操作和I/O数据的交换。NetLink网络就是实现这些应用的物理网络，如图8 ，表示了网络的应用关系。图8NetLink的三个网络，在三个应用层次上都有交叉和延伸，EtherNet最初只用于信息层，是上位机对控制器进行数据的收集，近年来开始应用于控制层，收集远程I/O的数据；ControlNet是三个网络中最为活跃的网络，它主要应用于控制层，控制器之间的通讯，特别是远程I/O的控制，是它的主要用途，在信息层也有应用，通常用于上位机的数据采集，近年来也延伸到了设备层，直接地与智能传感器进行通讯；DeviceNet历来是用于设备层的，它的发展是要替代I/O模块的，但这取决于智能传感器的发展前景，三个网络中只有它是主从结构的网络，尽管它偶尔与控制器直接连接，但通讯的意义决不同于同级对等的网络。二. EtherNet 网络1. 网络的拓扑结构三. ControlNet 网络1. 网络的拓扑结构ControlNet的物理结构的合理直接影响到网络的活动性能，是数据传送可靠的基本保证，人们往往重视网络的组态而忽略了网络物理结构，在网络工作出现不稳定状态，多半是由于物理结构的欠缺和安装的问题，要获得稳定可靠的网络，必须了解ControlNet的物理结构及其限量，从而才能正确地安装网络。1-1 网段的构成及限量一个最多可达99个逻辑工作站的ControlNet网络是由一个或一个以上的物理网段组成，网络物理结构的基本单位是网段，网段的构成是： 主干线同轴电缆 节点连接头 从同轴电缆连接到节点设备 （同轴电缆端有T头和Y头之分，节点端有直头和弯头之分，故可组合4种选型。） 主干线终端电阻 75欧电阻内置于专用的接头，作为网络的终端电阻。为保证网络的物理性能，网段的连接要注意以下几点： 不要将同轴电缆直接接在主干线的末端设备上，也不要用以太网的T型连接头代替ControlNet的节点连接头，这样将使得信号变得很差。 网段的两头末端节点的连接头必须正确地连接终端电阻，不要使用其它代用品。 使用专用工具制作同轴电缆的接头，否则可能因接触不良引起信号的时断时续。 当网段的限量超出时，必须增加中继器以扩展新的网段。一个段的主干线电缆长度最长可达1000米，此时限连接2个节点；一个段的节点最多可有48个节点，此时电缆长度限为250M，这是限量的两种极端情形，段的同轴电缆的长度随着节点的个数增加而缩短，大约每增加一个站点，电缆的长度便缩短16米左右，其规律满足下列关系：1-2 网段和网段的连接方式网段和网段之间用中继器来连接，中继器在网段中相当于一个节点，一个不占用网络逻辑地址的节点，同样用连接头来连接，其连接形式分为 并联连接 最多可连接48个中继器 串联连接 最多可连接5个（1786-RPA 系列 A and 1786-RPT(D)）或20个（1786-RPA 系列 B ）中继器。 并联和串联的混和连接。中继器有同轴电缆中继器和光纤中继器，它们应用于不同的场合。 同轴电缆中继器一个网段的同轴电缆不够长时，延伸长度。网段的节点超过限量时 光纤中继器穿过户外的电缆，可防雷击网络处于高噪音环境长距离的网络同轴电缆中继器构成的网络的拓扑结构有主干、树型和星型：光纤中继器构成的网络的拓扑结构有环形：在NAP口上连接一台电脑时，相当于连接了一个中继器。1-3 ControlNet网络的信号及其延时限量ControlNet网络的信号传递是一串方波信号，其幅值从0.510mV到8.2V，脉宽从80到120 ns。特别要注意的是，从一个站点到另一个站点的传播延时不得超过121ns ,如下是各个网络媒介质的传播延时时间：2 网络数据传送3 网络参数组态关于带宽限制的讨论:在ControlNet 中关于带宽的限制有节点和系统两个,l 节点的带宽限制，每个节点最大数据传送量是 512 bytes/NUT，由节点的各个RPI集合而成。l 系统的带宽限制，取决于系统的节点数（最多99个），可传总量为625bytes/msec*NUT，系统最少可以传送1250 bytes/NUT（NUT=2 msec），最多可以传送62500 bytes/NUT（NUT=100 msec），这些都是设计ControlNet系统时的依据。四. DeviceNet 网络DeviceNet是CAN (control area network )开放式的设备网络，它是高度实现了分布控制的解决方案，是优于框架I/O模块，用于底层现场设备的网络，主要用来连接I/O适配器、智能传感器、驱动通讯等设备。易于与第三方产品实现数据交换的无缝连接，1. 网络的拓扑结构及媒介质DeviceNet网络是一种方便地连接现场设备的网络，它的拓扑结构是比较自由的，通常是主干线及分支线组成，其拓扑结构如图8 图8 主干线是整个网络的骨干，支撑所有的支线和电源。一个网络只能有一条主干线，不同结构的支线都挂在它的上面，其最大长度由电缆的类型和网络的速度决定。 主干线两端必须连接终端电阻，终端电阻须采用不低于1/4W的120欧或121欧的金属膜电阻；根据不同的连接器选用不同的终端电阻，封闭式的连接头用封闭式的终端电阻，开放式的连接头用普通的金属膜电阻。 节点可直接连接在主干线上，称为零分支。 分支可以是只接一个节点，也可以是树形的，还可以是雏菊链的，其长度不能超过6米，整个网络的分支的总长度也是有限量的，根据电缆的类型和网络的速度决定。 24V的直流电源挂接在主干线上，为网络所有的取用网络电流的设备供电，根据需要可以连接不止一个，电源位于主干线的什么位置是有讲究的，这需要经过核算。为了满足设备的供电需求，而无须另外铺设电源线，DeiceNet网络还为设备提供24V直流电源，所以DeiceNet网络是信号网和电源网复合在一起的网络。它的电缆共有5根引线，标识为蓝色和白色的是CAN双绞信号线；标识为灰色的是信号的屏蔽线；标识为红色和黑色的是电源线。在开放式的连接头或连接座上，都有与电缆线相一致的颜色标识。+24VDC ( V+ )+0VDC ( V- )CAN-HCAN-LShield灰兰白红黑电缆共有4种类型，粗缆、扁平电缆、细缆和Class 1 分支电缆，它们通过的电流限量和使用范围各不相同，应根据不同的使用场合来选用。 粗缆、扁平电缆、Class 1 分支电缆可通过8A电流， Class 2 分支电缆只可通过4A电流（北美标准） 细缆可通过3A电流。 粗缆、扁平电缆和细缆均可用于主干线。 Class 1 分支电缆被设计成只可用于分支。除了电缆，连接头也是品种繁多，不同的电缆，连接不同的设备，选用不同的连接头，在选型时特别要注意的是： 封闭式的连接头还是开放式的连接头 根据不同的连接头选择合适的终端电阻 连接头与哪种类型的电缆连接 连接头是三通还是多通的 连接头是针式还是孔式的 电缆或连接头是螺杆还是螺母 电缆或连接头孔径的尺寸 电缆的特定长度 连接头的安装尺寸选型电缆和连接头，是一件细致而复杂的工作，详细查阅DeviceNet Media 设计和安装手册( 出版编号DNET-UM072C-EN-P）以确认产品编号，以免定购错误的产品。2. DeviceNet 网络的规划和安装一个物理性能良好的网络要有合理的规划和正确的安装。在同一网络里并存的两套系统既相互独立，又相互关联和相互影响，在规划时要进行精确的计算，电缆的长度要满足信号系统的要求，电源系统又要满足电缆长度的要求。详细地阅读DeviceNet Media 设计和安装手册，根据设备网络系统节点物理位置的分布情况，进行规划和安装，安装之后要对网络的性能进行测试，确认网络能在正常的环境运行。下面详细讨论规划和安装要注意的事项。2-1 网络信号系统的规划对于信号系统来说，使用不同的电缆，在不同网络速率下，干线及支线的累积长度的最长距离的限量也不同，如表8、表8 、表8所示： 粗 缆网络速率125 Kbits/sec250 Kbits/sec500 Kbits/sec主干线最长距离500米250米100米支线最长距离6米6米6米支线累积最长距离156米78米39米支持工作站数646464 扁 平 电 缆网络速率125 Kbits/sec250 Kbits/sec500 Kbits/sec主干线最长距离420米200米75米支线最长距离6米6米6米支线累积最长距离156米78米39米支持工作站数646464 细 缆网络速率125 Kbits/sec250 Kbits/sec500 Kbits/sec主干线最长距离100米100米100米支线最长距离6米6米6米支线累积最长距离156米78米39米支持工作站数646464当几种电缆混和使用时，以最低距离限量的电缆作为计算标准，例如粗缆与扁平电缆混和使用时，在125Kbits/sec下网络的最长距离是420米而不是500米。扁平电缆与其它电缆混和使用时，其它电缆信号的屏蔽线应该与扁平电缆的负极V-连接。2-2 网络电源系统的规划在规划并安装DeviceNet网络的电源系统时，一定要详细地阅读DeviceNet Media 设计和安装手册，这本手册中可以查到不同电源连接方式所对应的电缆长度与网络总电流的非线性曲线，作为规划和安装的依据。1 网络电源的接入及容量罗克韦尔产品提供24V直流电源，产品编号为1787-DNPS，可提供最大电流 5.25A，其它厂家的电源同样适用DeviceNet网络。电源接入网络要使用专用的连接头，其产品编号为1485T-P2T5-T5 (用于粗缆，最大电流15A)或1485T-P2T5-T5C (用于细缆，最大电流6A)。电源要连接在主干线上，可以连接不止一个，特别要注意的是，如果连接的电源两个以上，它们的地线要连接在一起，且唯一接地，而电源的正极端子一定要断开。另外，尽管NeviceNet网络的设备是带电拔插的，但电源在安装连接时，一定要确认是关闭的。2网络的电源运用网络上所有的从网络取用电流的设备使用电压的范围均在11V25V之间，在相应的手册中查找设备的各项参数时，必有一项是网络电流值，此项是计算网络耗用总电流的依据。网上每台设备取用的电流不小于60mA，这是信号收发回路的取用电流，不同设备取用网络电流的方式是不一样的，一般说来有如下几种情形： 设备所用的工作电流全部取自网络电源，如DeviceNetLinks，输入的ArmorBlock，直接采集外部的信号，这些外接点通常会耗用100mA的网络电流。 设备只有收发信号的部件取用网上电流，其它部件由外部供电，如DTMA，自身屏幕等的工作由外部供电；FlexI/O，只有适配器模块需要网络电源供电，其它I/O模块均由外部供电。 设备具有交流的输出或大电流的直流输出，则只有信号收发回路取用网上的电流，大功率的输出由外部供电，如ArmorBlock 的2或4点的直流输出。所有的设备取用网络电流的总和必须小于网络可提供的最大电流，这是网络规划时一定要核算的，查找每台设备取用网络电流的最大值，并计算取用网络电流的最大总量，作为电源安放位置和电缆长度的依据。3 网络供电电流和电缆长度的限制网络能为网络上的设备提供多大的电流，跟电源安放的位置、电源的个数以及电缆的类型和长度都有关系，这只能在DeviceNet Media 设计和安装手册中查对关系曲线。以两个例子予以说明，如图8 所显示的是当电源接在网络的一端时，粗缆长度与网络电流的关系；如图8 则是在网络的两端各接一个电源时，粗缆长度与网络电流的关系，对比两个图表，可以看出曲线是很不相同的。 粗缆主干网络一端连接一个电源电流/长度曲线图 图8粗缆主干网络两端各连接一个电源电流/长度曲线图 图8总而言之，根据信号系统决定的电缆长度，根据网络设备需要的总电流，要调整的是电源所在的位置或电源的个数。2-3 网络的安装与测试网络的安装直接影响到网络的物理性能，最终影响到网络的信息传输。可以说网络问题95%是因为安装引起的，所以说网络的规划和安装必须给予足够的重视，在安装电缆和接头时，要求： 网络的电缆系统处在非激活状态 网络上的设备关闭 网络上的电源关闭 严格按照安装操作要求和使用正确的工具。网络安装与规划是紧密相关的，规划往往只是事先的估算，实际的电缆长度在安装完毕才能确定，涉及到电缆长度的相关问题，也就会发生变化，（比如说电源的安装位置）必须现场调试和测试，并进行相应的修改。1网络的接地网络的接地是至关重要的，不但要有良好的接地，还必须是唯一接地点，特别是不止一个电源连接在网络时，要多加注意。扁平电缆是没有屏蔽线的，如果和其它电缆混和连接，应将屏蔽线接至电源负极。 接地安装的要求请细读安装手册，手册对使用的接地装置及安装方法都有详尽的要求，良好的接地，将有效地抑制噪声干扰，得到优良物理性能网络。2共模电压的漂移从DeviceNet网络的主干线的电源中取用的电流与网络主干线的长度是直接影响共模电压漂移的，通常用于主干线的粗缆，其阻抗为0.0045欧姆/英尺，从电源到网络末端的阻抗将引起电源电压的下降（V=I*0.0045*电缆长度），在电源正极V+引起电压的下降，同样的道理，也将在电源的负极引起电压的上升，它们的变化值是相等的，如果这个变化值超过4.65V，网络上的CAN将不能正常地工作。检测的办法很简单，在远离电源的最末端的电源正负极，及红线和黑线两端测量电压，这个电压不能低于15V。很显然，电源放置在网络的中部，共模电压的漂移会得到很好的改善。这里有一个计算公式，用来确定电源的位置，以满足网络信号对共模电压的要求：SUM(Ln*Rc)+(Nt*0.005)* In = 网络的电压和负载电阻网络CAN的信号电压范围，是信号正确的保证，网络的CAN-H（白线）和 CAN-L（兰线）的电压值是相对于V（黑线）的，CAN -H的信号在2.5VDC（隐性状态）和4.0VDC（显性状态）之间摆动；CAN-L的信号在1.5VDC（显性状态）和2.5VDC（隐性状态）之间摆动，这种说法是没有考虑共模信号的影响下讨论的，测量CAN的电压，在靠近电源的节点上测量会较高，在远离电源的节点上测量会偏低。当网络上没有连接主设备（扫描器）时，测量到CAN H和CAN-L之间的电压值是2.5VDC到3.0VDC之间；当网络上连接上主设备并轮询网络时，这时测量到的电压CAN H端为3.2VDC，CAN-L端为2.4VDC，这是因为信号传送引起的波动。正常的网络的负载电阻应该在一定的范围，这是检查网络设备连接是否正确的一种简单的检查方法，当网络电源关闭测量电阻值应该为60欧姆，这恰恰是两个120欧姆的终端电阻的并联值，考虑网络还带有大量的设备，测得的电阻值大约在50欧姆左右。4 网络的校对和检查DeviceNet网络安装完毕，要检查的项目： 终端电阻 是否连接在主干线的两末端 网络接地 是否唯一接地点，接地各项标准是否达到 支线的总长度是否超出，根据波特率核定 主干线是否为直线拓扑结构 离交流电缆是否足够远 有无任何一条支线超过6米 主干线是否超过规划的长度，根据波特率核定 网络电流总量的核定，根据手册计算所有设备取用网络电流的总和。 满负荷时在网络的末端测量共模电压 测量CAN间的电压和欧姆值，是否小于60欧姆 。 站号的使用不超过61号，62号留给组态终端，63号留给新设备 扫描器分配0号站号5 关于Bus Off 许多引起DeviceNet系统不正常而需要修复的情形是Bus Off ，该信息显示在作为扫描器设备的DNB上，并且网络各设备的红灯亮起。这是因为每个设备有一个错误累积计数器，这个计数器累积CAN的网络错误，同时信息发送完好时，又会减少错误积累数，如果这个计数器在短时间内增加得很快，设备将认为网络是不稳定的并关闭自己，由于这种传递，好的设备也跟着关闭。通常引起Bus Off的原因是： 设备错误的波特率 来自于有缺陷的的设备的垃圾数据包 在上电或下电时有问题的设备引起CAN错误 终端电阻太大或是太小 电源上升时间太慢 网络电缆靠近高压线 支线电缆超过6米 主干线电缆超过限定长度修复Bus Off 用网络监测设备或通讯量分析软件都不能解决问题，重上电是唯一的办法，只有重上电才能清除扫描器内错误累积数。 2-4 DeviceNet 网络的物理信号和数据包结构1 网络的传输信号网络上最原始的CAN信号的传输具有其物理状态，这些传输信号呈方波，并有特定的电平范围，如图8所示。 图 8方波的A、B、C三个网络电平的范围表达了信号的物理状态： A 电平范围 3.5V - 4.0V ， 呈显性状态 B 电平范围 2.5V-3.0 V ， 呈隐性状态 C 电平范围 1.5V - 2.0V， 呈显性状态 网络的电平，实际上就是信息的载体，一旦网上的电平失去显性状态或隐性状态所需要的电平范围，信号将变得紊乱，信息校验码会得出乱码的结论，数据包成为垃圾包，扫描器错误计数开始积累，达到一定数量时，出现Bus Off的情形。方波的显性状态和隐性状态的物理信号分别对应了0和1的信息，在网络上所表达的是： Bus Level 0 对应显性状态 Bus Level 1 对应隐性状态 Bus Level 闲置 对应显性状态方波在网上引起的电平波动，传递了0和1的信息串，正是这种物理信号的变化，使每个站点感到了信息的到来，信息包与本站有无关联，则依赖识别符来进行识别；当然，发动信息的设备正是制造方波的信号源。2 数据包结构和识别符结构网上的方波信号传输，有着一定的规律，构成了流通的数据包，数据包之间都由帧间间隔的充填位来隔离，只要有5个连续的1或连续的0出现，这便是插在数据包之间的充填位，用以识别数据包的开始和结束，这种机制无疑要延长一点数据包的传送时间。数据包的格式如图8 所示， 图8每个数据包最多可以传送8个字节的数据，传送长度用数据长度代码的03位表示，另外两位为预留位。标识符的11位的含义最为丰富，也是信息类型的识别，信息类型分为4个组，它们有不同的信息来源和执行的优先级别。表8 是标识符分组信息的结构。 表8- 标识符说明了是什么样的信息，它们的分组信息表达了它们的优先级别，网络I/O数据交换时的信息类型 GroupX信息ID 是为同一组数据类型指定的编号，这个编号将决定执行的优先权。 MAC ID 是网络的站号，同类信息同时发生时，低站号的设备优先执行。 信息组的详细分类及优先级别见表8 表8- 当两个以上的设备需要同时传送数据，则用识别符来裁决，从识别符第10位开始，到0位止，最低二进制数赢得裁决，表8- 中可以看出，Group1为最高级别，Group2次之，Group3更低，Group4是最低优先级别；同类信息中站号低的比站号高的优先级别高；Group1和Group3是信息类型先于站号裁决，Group2是站号先于信息类型裁决。3 数据分包DeviceNet 每个数据包最多只能传送8个字节，如果请求传送的数据块多于8字节，必须分包传送。分包传送的每个数据包有效数据只有7个字节，开头的字节将作为分包的标识。以下为例：要传送的数据包为：01 02 03 04 05 06 07 08 09 11 22 33 44 55 08 09 11 22 33 44 55 66 77 88 99，分包后的数据包为：数据包 说明00 01 02 03 04 05 06 07 首个数据包，序号为041 08 09 11 22 33 44 55 中间数据包，序号为142 08 09 11 22 33 44 55 中间数据包，序号为283 66 77 88 99 末尾数据包，序号为3说明： 首个数据包标识 00 中间数据包标识 407F ，其中字节低6位作为数据包序号。 末尾数据包标识 80FF，其中字节低6位作为数据包序号。 数据包标识为十六进制表达数据分包传送的过程中，有可能被暂时中断，如果有更高优先级别的设备需要传送数据的话。3. 网络的设备 网络上的设备，从数据交换的关系来看，有扫描器和适配器之分，但从节点识别来看，却是相似的，连接在同一个网上的设备，每一个都有相同的波特率和不同的站号。3-1 设备的站号设定网上的每一台设备都拥有唯一站号（063）和网络速率，出厂时的缺省值被设定在63号站和125Kbits/sec的速率。网络设备设置站号的方法有： 硬件设置 组合开关设置（如）或拨轮设置（如） 软件设置 组态软件中直接设置（如PanelView） 硬件和软件设置 两种方法均可设置 自动获取 设备自动适应站号分配 一般来说，网络设备站号的设定依照如下规则： 为扫描器分配0号站号 站号的使用不超过61号， 62号留给组态终端，如使用PC机的RSNetworx组态，缺省站号为62号 63号留给新加入的设备3-2 设备的内部参数网上适配器设备的类别可以说是多种多样，扫描器访问适配器设备中的什么数据，有多少输入数据，有多少输出数据，不同设备内部参数的设置方式也各不相同，有的设备与扫描器交换的I/O关系是固定的；有的设备通过组态软件来设置与扫描器交换的I/O数据；有的设备则在的适配器组态上直接设置。 硬件设置 适配器上的组态开关直接设置 软件设置 用组态软件设置另外的组态软件如：Drive Tools，PanelBuilder， GML， AdaptaScan,NetWorx软件上的适配器设置如：FlexI/O网上设备的EDS文件是识别设备的电子文档，含有设备的出厂日期，产品编号，数据格式等信息，获得EDS文件的途径有： DeviceNet网络组态软件（如Networx）安装时带入，即硬件库的形成。 随设备带的磁盘或光盘 从厂家提供的Internet/BBS上下载，罗克韦尔公司的EDS文件的下载网址是： http//networks/eds 厂家存在设备当中，可从设备中直接读取。 3-3 网上的设备更换 DeviceNet网络是可以带电操作的，允许在系统不停机的情形下进行设备的更换，当网上的设备损坏需要更换时，取下旧设备，换上同型号、同版本、同系列号的设备，其步骤为： 将更换设备接入系统，如果是软件设置站号的设备，以其缺省值63号站进入 ；如果是硬件设置站号，则设置为原站号。 设置站号，如果是软件设置站号的设备，则在Netwojrx 软件中直接对设备设置站号。 恢复设备组态参数，从备份的Networx 文件中对设备直接下载。 从设备必须通过电子识别的测试（厂家、设备类型、产品编号），测试要求在从设备组态中已经设定。亦可运用设备自动更换功能ADR（Aotumatic Device Replace），自动更换指的是坏的设备从网络撤除，换上新的设备后，新的设备自动恢复原站号和设备组态信息，ControlLogix 系统的1756-DNB模块支持ADR功能。 如果是软件设置站号的设备，新接入的设备必须是63号站，硬件设置站号的设备可直接设置原站号。只要在扫描器中设置了该设备的站号自动恢复使能，设备便可从扫描器获得自己原先的站号。 设备的组态信息事先上载存放在扫描器中，只要设置了组态信息自动恢复使能，当新替换的设备接入网络中，扫描器识别并将存放的组态信息下载到相应设备中。所有的罗克韦尔生产的扫描器都分配了65K字节的存储区域来存放从设备组态的恢复文件，恢复文件的尺寸不一，取决于设备信息量的大小，如AC驱动需要5K字节的区域存放组态恢复文件，要注意存贮范围的超出，倘若不够使用，只好再增加一个扫描器。 新加入的设备必须和原设备有完全一样的产品编号、系列号、版本号、等，电子识别时能匹配的信息。测试要求在扫描器组态中设定。因为设备识别时具有唯一性，如采用自动恢复功能，建议在只有一个扫描器的网络中设置此功能。4. DeviceNet网络的组态网络的组态，是建立设备之间的数据交换关系，DeviceNet网络一定要经过组态才能开始正常的工作。4-1 DeviceNet网络I/O数据交换方式DeviceNet网络的I/O 数据交换支持Strobed 、 Polled 、COS 和 Cyclic 4种方式。允许在同一网络中，不同的设备以不同的I/O数据交换方式进行交换。 Strobe 选通命令/响应 过滤式的筛选，是一对多的连接关系，采用64位屏蔽码筛选64 个节点，每个位对应一个节点，为1则选中，为0则被屏蔽。选通命令 8个字节的I/O信息同时广播到网络上所有的从设备，输出的8个字节，即64位对应网上的64个节点，选中有关的节点。 选通响应 如果选中的节点是一台输入设备，从设备响应，同时返回输入数据；如果选中的节点是一台输出设备，从设备响应，表示收到数据。 Strobe 设备的网络超时时间是EPR的4倍，缺省时间是300ms。从设备的响应取决于选中设备的反应时间。 Poll 轮询命令/响应 注册式的，是一对一的连接关系轮询命令 一条I/O信息直接地对一个从站发送信息，主站必须分别对每一个从站发送。轮询响应 如果从站是一台输入设备，从设备响应，同时返回输入数据；如果从站是一台输出设备，从设备响应，表示收到数据。 此方式沿用的是传统的网络的数据交换方式，虽然不是最好的，但不少设备还是保持了这种方式。Poll 设备的网络超时时间是EPR的4倍，缺省时间是300ms。只要带宽允许， 对方设备一响应即可接受。 COS ( Change Of State ) 状态改变引起数据交换，只有当输入或输出设备的状态发生改变，才进行输入输出数据的交换， 此方式适合离散量数据的传送，特别节省网络的带宽使用，是一种先进的I/O数据交换方式，在网络中是优先级别最高的信息类别。COS设备总的网络超时时间是网络脉动时间（heartbeat）的4倍，尽可能的令网络脉动时间短，以便设备发生故障时能尽快地被探测到。 Cyclic 周期读写数据 按用户自定义的周期时间完成I/O数据地交换，此方式适合缓慢变化的模拟量I/O数据的读写，是重复性地操作，在网络中是优先级别最高的信息类别。周期时间方式的设备总的网络超时时间是传送速率时间（send rate）的4倍，尽可能的令传送速率时间短，以便设备发生故障时能尽快地被探测到。 网络中4种数据交换的关系如图8所示Co 6Co 1Cy2Cy2ChangeSR3P4P2P1R1R2P3P5R4R5P6R6SISDI/O数据的扫描周期是这样进行的，选通设备完成传送后，轮询传送开始，最后直到一台设备响应完毕，内部扫描延时开始，这是一个固定的时间，内部扫描延时完成后，新一轮的扫描周期又开始。在这个过程中，COS和Cycle将不时中断，完成它们的数据交换。表8 所列举的信息类型，说明了整个网络中I/O数据交换的先后次序安排。监测这个扫描周期的是EPR(Expected Packet Rate) ，预期数据包速率， 在扫描器上设定的网络超时时间，当扫描器打开一个连接时，会送给对方设备一个超时时间，如果设备在这个时间段没有从扫描器接收到数据包，它将关闭连接；如果扫描器在这个时间段没有从设备接收到数据包，它将关闭这个连接并试着打开一个新的连接。Strobe和Poll的网络超时时间由EPR决定，缺省值为75，此值乘以4ms 即300ms为网络超时时间。设置Heartbeat，该值的4倍是用于COS设备的网络超时时间，其作用相当于Strobe和Poll的EPR，为确保超时不会发生，设置该值小于EPR。 设置Sent Rate，该值的4倍用于Cyclic设备的超时时间，其作用相当于Strobe和Poll的EPR， 4-2 用RSNetworx组态DeviceNet 网络DeviceNet是开放式的网络，各个厂家的产品都有自己的组态软件，且带着含有所有产品的硬件库，罗克韦尔自动化公司的组态软件是Networx for NeviceNet ，组态软件在安装时已自带EDS文件，形成了自己产品的硬件库，与DeviceNet网络在线连接，会识别硬件设备，并有事先预设的图标予以识别。 用Networx组态DeviceNet网络，既可以在线组态，也可以离线组态。在线组态连接在网络上，对扫描器或适配器分别进行组态，组态信息下载到扫描器中，给予保存；离线组态可从硬件库中选择设备，并对扫描器或适配器分别进行组态，所有的设备参数信息可用组态文件保存下来， 通过网络下载的操作，下载到各个设备。以如下网络为例，下面讨论网络的组态。打开Networx for NeviceNet 组态软件，点击，连接在线，从RSLinx 选择DeviceNet网络。点击OK，开始网络搜索，网络设备出现在线显示： 选中任一台设备，右击后见到如下画面，从在线设备中读取存放的组态信息， 扫描器是本组态软件组态的信息；适配器有的是固有的信息，有的是本组态软件组态的信息，有的是其它专用的组态软件组态的信息。也可以点击空白处，右击后出现如下画面，从网络中所有设备读取设备中的组态信息。类似地，也有对个别设备或网络上所有设备下载组态信息的操作。下面，讨论对扫描器地组态。1 DNB模块特性选中扫描器，右击进入特性，点击后出现组态画面：说明： Name: 为模块取名 Description: 对模块进行说明 Address: 模块所在槽号，将决定I/O地址 Device Identity: 在线模块或离线编辑选择模块的产品信息2 模块组态信息设置点击Module ，进入扫描器模块组态说明： Interscan Delay 内扫描延时可定义的最小的允许另外的设备访问网络的时间，从扫描器最后一个Poll信息送走开始直到下一个扫描周期，该值太大会引起较长的网络扫描，这将影响输入输出的执行，不管怎么样，当没有较高级别的I/O信息发生时，允许较低级别的信息得到更多的网络访问，这些较低级别的信息包括网络浏览、网络组态、上载/下载操作。如果这些操作感觉缓慢或系统的外部访问较多，如PanelView的访问，可以加大ISD时间。这个数的设置范围是29000毫秒。 Foreground to Background Poll Rate: 前景到背景的速率，对于轮询I/O交换形式的设备来说，既可以每次扫描都被轮询（前景），也可以几次扫描才被轮询一次（背景），这取决于设备在编辑I/O参数时是如何设置的（参见Scanlist页面设置）。这里设置的是次数，范围是132000。 点击Upload From Scanner: 从DNB模块中获取模块的组态信息，进入扫描器模块的在线编辑时，都会有上载信息的过程。 点击Download To Scanner: 将模块的组态信息下载到DNB模块，这是一个闪存过程，信息固化在模块中，即使模块拔离框架而失电，信息也不会丢失。 点击Slave Mode ，进入Slave组态界面：DeviceNet 网络中，可以建立多主的扫描器方式，